Symposium
«Mooi Bedacht, Nuttig Toegepast» KMS, Brussel
Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten: Berekening & Meting Peter Van den Broeck KaHo Sint-Lieven – 28 november 2007
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
1
Inleiding
Overzicht
• Ontwerp vloerplaten – Grote overspanningen – Lichte materialen en/of weinig demping – Wandelen van personen
• Belang rekenprocedure – Voorspelling van de trillingen – Beoordeling – Controle ontwerp
• Validatie van de rekenprocedure – Laagfrequente vloerplaat – Hoogfrequente vloerplaat Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
2
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
3
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon – Impulslast
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
4
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon – Impulslast - Periodische last: f (stapfrequentie)
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
5
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon – Impulslast - Periodische last: f (stapfrequentie) – Vertrouwensinterval
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
6
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon – Impulslast - Periodische last: f (stapfrequentie) – Vertrouwensinterval
• Dynamisch gedrag constructie – Eigenfrequenties, eigenmodes en dempingsfactoren – Berekening - meting
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
7
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon – Impulslast - Periodische last: f (stapfrequentie) – Vertrouwensinterval
• Dynamisch gedrag constructie – Eigenfrequenties, eigenmodes en dempingsfactoren – Berekening - meting
• Trillingen – RMS-waarde van de verticale versnelling in functie van de stapfrequentie – Periodische last vs impulslast
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
8
Rekenprocedure
Overzicht
• Belasting wandelende persoon – Impulslast - Periodische last: f (stapfrequentie) – Vertrouwensinterval
• Dynamisch gedrag constructie – Eigenfrequenties, eigenmodes en dempingsfactoren – Berekening - meting
Belasting wandelende persoon
• Trillingen – RMS-waarde van de verticale versnelling in functie van de stapfrequentie – Periodische last vs impulslast
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
Dynamisch gedrag constructie Verticale versnelling
9
Validatie
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
10
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Situatieschets
• Kantoorgebouw • Staalplaatbetonvloer ondersteund door raatliggers
Staalplaatbetonvloer 21.6 m Betonnen kern
14.4 m 4 kolommen
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
Cellulaire liggers verbonden met kolommen
11
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Dynamisch gedrag
• Eindige elementenmodel verbeterd op basis van dynamische metingen – Goede overeenkomst tussen meting en model – Eigenfrequenties < 11.2 Hz (Laagfrequent) Metingen j 1 2 3 4 5 6
f met, j [Hz] 5.74 6.28 7.703 10.097 12.941 13.626
ξ met, j [%] 0.690 1.087 1.165 1.216 0.812
Eindige elementen model Initieel Verbeterd f eem, j f eem, j ξ eem, j [Hz] [Hz] [%] 6.19 5.72 0.690 6.88 6.29 1.000 8.16 7.74 1.087 10.05 10.24 1.165 12.73 12.27 1.216 13.01 13.80 0.812
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
12
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
13
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening Gemiddelde waarde
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
14
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening Gemiddelde waarde 95% vertrouwensinterval
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
15
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening Gemiddelde waarde 95% vertrouwensinterval
• Meting Interval metingen Gemiddelde
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
16
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening
• Meting
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
17
Validatie voor een hoogfrequente vloerplaat
Situatieschets
• Proefgebouw WTCB • Hout/betonvloer
0.61 m
4.64 m 4.64 m
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
18
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Dynamisch gedrag
• Eindige elementenmodel verbeterd op basis van dynamische metingen – Goede overeenkomst tussen meting en model – Eigenfrequenties > 11.2 Hz (Hoogfrequent)
Metingen j 1 2 3 4
f met, j [Hz] 16.18 20.70 28.86 41.98
ξ met, j [%] 4.50 3.50 4.50 2.00
Eindige elementen model Initieel Verbeterd f eem, j f eem, j ξ eem, j [Hz] [Hz] [%] 18.60 16.29 4.50 25.40 20.11 3.50 40.22 29.03 4.50 64.95 43.20 2.00
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
19
Validatie voor een hoogfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
20
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening Gemiddelde waarde
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
21
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening Gemiddelde waarde 95% vertrouwensinterval
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
22
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening Gemiddelde waarde 95% vertrouwensinterval
• Meting Interval metingen Gemiddelde
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
23
Validatie voor een laagfrequente vloerplaat
Berekening & Meting
• RMS-waarde verticale versnelling in functie van de stapfrequentie • Berekening
• Meting
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
24
Besluiten
Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
• Rekenprocedure – Periodische last – Impulslast – Onzekerheid belasting
• Validatie – Goede overeenkomst – Aard van de trillingen
• Ontwerp – Keuze overschrijdingskans van de grootte van de belasting voor de voorspelling van de trillingen van de vloerplaat – Keuze geschikt criterium voor de beoordeling van het effect van de trillingen
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
25
Besluiten
Verder onderzoek
• Dynamische belasting veroorzaakt door het wandelen van groepen van personen Trillingsmetingen - Wetteren fiets- en voetgangersbrug in samenwerking met: K.U.Leuven V.U.Brussel (oktober 2007)
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
26
Besluiten
Dankwoord
Integratie van Staalplaatbetonvloeren In het Bouwproces •
Hoofdaanvrager: Hogeschool voor Wetenschap en Kunst Campus De Nayer
•
Mede-aanvrager: Dynamische analyse Katholieke Hogeschool Sint-Lieven Campus Rabot
•
Partners: KULeuven, Faculteit Toeg. Wetenschappen, Dept. Burgerlijke Bouwkunde Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf Staalfinfocentrum Haironville - Arcelor Bolckmans Dutch Engineering Alpha-Studieb.u.r.o. D.L.-Bouwconsult Technum Van Roey Buildsoft nv
Peter Van den Broeck - Trillingen van vloerplaten ten gevolge van wandellasten
27
